液态烃泵安全运行分析及泵用干气密封的应用

2020-04-25梁祥

云南化工 2020年2期

梁祥

（中石化济南分公司，山东济南 250101）

1 液态烃泵安全运行分析

1.1 调查内容

此次调查的液态烃泵为单级悬臂离心泵、多级双支撑离心泵、磁力泵、高速泵，以及很少用的容积式泵。液态烃泵的选型，要以单级悬臂离心泵为主。采用多级离心泵输送液态烃时，需关注多级泵轴的刚度，尽量避免泵在运转时产生轴的挠度变形；增加轴的自然频率同时提高了轴的临界转速，从而避免泵在共振区运转，保证泵的本质安全。20世纪90年代末投用的液态烃泵，运行20年左右，且运行状态良好，振动速度均小于4.0mm/s，不存在设备老化、不符合工艺要求的问题。

1.2 液态烃泵的实际流量统计

70%以上的液态烃泵，实际流量在额定流量的60%以上。其中，泵的实际流量在额定流量的80%以上的27台，占比41%；泵的实际流量在额定流量的60%～80%的21台，占比32%；泵的实际流量在额定流量的30%～60%的18台，占比27%；泵的实际流量在额定流量的30%以下0台。调查表明，机泵的运行情况较好，见表1，见图1。

1.3 液态烃泵故障统计

本次调查选取某装置2010年至2016年液态烃泵的总故障次数与机械密封故障次数。机械密封故障为液态烃泵主要故障，占25%～60%。该装置带封油系统的串集密封自2010年至2015年逐步改造为干气密封，机械密封故障自2011年开始逐渐减少，2014年、2015年机械密封故障突减。

表1 泵实际流量情况统计

图1 液态烃泵泵实际流量与额定流量偏差

通过以上调查分析，在用液态烃泵选型准确、无设备老化、不符合工艺要求的问题，且运行稳定，干气密封应用较好。

2 液态烃泵机械密封故障原因分析

2.1 流量对机械密封的影响

当离心泵运行工况大于、小于泵额定流量时，如果偏差不多，只是效率下降，浪费电能，机械故障仍少见。一旦偏大、偏小到某一限量，将要引起噪声和振动，泵性能上可能出现不稳定。在泵流量过小时，液态烃泵会出现时而抽空现象,泵抽空将导致设备的机械振动，同时也使机械密封液膜工作压力起伏变化。这不仅会造成密封端面疲劳损伤而出现渗漏，同时还将引起密封液膜相态变化而造成介质的闪蒸。密封腔体汽化，密封端面汽蚀，机械密封会发生大量泄漏。液态烃泵尤其要关注泵的抽空问题，否则会由于密封突然泄漏引起着火爆炸事故。

2.2 压力对机械密封的影响

泵流量根据生产工艺的要求进行适当的调整，流量的变化会引起工作压力的变化，而压力的变化正是导致密封泄漏的主要因素。泵压力的变化会给液态烃带来相态的变化，在工作压力提高时，其密封的端面比压会随之加大，普通介质由于自身的润滑性能较好，可以保持机械密封的稳定性，但液态烃润滑性能差，压力加大必然会使其产生摩擦热，继而影响到密封膜的状态，随着密封端面的磨损，增加了密封的泄漏量，见图2。

图2 机械密封端面过度磨损

2.3 温度对机械密封的影响

液态烃的特性不同于其他介质，在温度发生变化时，液态烃也会随之而变化，使液态膜密封段缩短、变窄，石墨环表面会出现凹坑或是疱疤，如果温度持续升高，还会给它带来相态的转变，会使液态膜段完全消失而转变为气态膜段，这必然会给机械密封带来不稳定性，液态烃中的颗粒会加速密封端面的磨损，形成介质的泄漏。

通过以上调查内容分析，工艺操作中的流量、压力、温度将直接影响到机械密的安全运行，目前全厂液态烃泵运行较为平稳，为机械密封的安全运行提供了较好的工艺基础。

3 液态烃泵机械密封的使用情况

液态烃泵机械密封的使用主要以干气密封、高速泵专用密封、串集密封、普通小弹簧单密封为主，见图3。某装置泵用干气密封的使用占到90%。高速泵专用密封、串集密封、普通小弹簧密封是针对不同泵型、密封腔尺寸设计的，应用成熟密封效果较好。液态烃泵泄漏极易着火爆炸，某装置使用的干气密封在封油串集密封基础上进行改进，在密封可靠性、泄漏预警、现场面貌均有提高，运行周期16000h，见图4。

干气密封辅助系统替代原有的封油辅助系统，一级密封为小弹簧密封，二级密封为静环带动压槽的干气密封。一级密封允许泄漏量经限流孔板、压力表、单向阀排入低瓦系统。二级密封为常压状态，一级、二级密封腔相通，在离心力作用下，静环动压槽推开密封端面形成气膜密封，起到一级密封允许泄漏量大气端密封作用。日常维护通过压力表进行监测，压力表指示在正常范围说明一级密封运行良好；在二级干气密封作用下，若压力表指示超出范围、泄漏排出管线有结霜、温度降低现象说明一级密封漏量增大，应及时安排检修。通过液态烃泵干气密封的应用，一方面保持现场整洁杜绝油污、节省氮气减少对气柜的冲击；一方面通过二级干气密封辅助系统压力、温度的变化判断一级密封的使用效果，合理、及时安排检修，避免突然泄漏所带来的安全隐患。